[发明专利]农业机械HST无级变速的电动推杆调速装置

说明书

一种农业机械HST无级变速的电动推杆调速装置，电动推杆分别与调速手柄的曲柄板、HST无级变速箱的摇杆铰接，一只直线位移传感器并排于电动推杆上，用来测量电动推杆的位移。一只电磁铁拉动的U型叉紧贴于停车档位的短直角过渡槽上，在调速手柄的高出面板15mm的前侧面和后侧面处，4片应变片构成测量电桥，用于感知调速手柄是否被向前推动或向后拉动。电桥的差分信号被ECU中的仪表运放芯片放大后被单片机采集，由程序判断是否需要拉开U型叉使车辆从停车转换为前进，或由前进转变为停车。当调速手柄处于停车档位时，程序接受CAN接口或UART串口的指令，控制车辆的运动状态。本装置兼顾了手动调速操纵与计算机程序的调速操纵，解决了无人驾驶农机的速度控制问题。

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及农机速度的计算机控制。

背景技术

HST无级变速已经被普遍地应用于农业机械，比如履带式收割机、履带式旋耕机、高速插秧机等。调速手柄通过连杆机构来驱动HST变速箱的外伸轴的转动，从而控制车辆行驶速度。常规的调速手柄的滑道并不是一条直的长槽，而是在长槽的一半位置存在一个短直角过渡槽，该位置就是控制车辆停止的停车档位，其目的是为了车辆在任何运动状态下能可靠地停车，不会突然改变车辆的行驶方向。如果直接控制调速手柄，这种短直角过渡槽却增加了自动控制的麻烦。

电子手柄加电动调速是实现HST无级变速车辆纵向控制的一个可行的方案，在此前的发明专利“履带式联合收割机的自动驾驶系统及其控制方法”中国专利201410413403.9中，提出了使用电子摇臂手柄取代机械式调速手柄，是对传统调速手柄的直接改造。在发明专利“农业机械HST传动系统的电动调速机构及其测控方法”专利号201710418605.6中提出了使用机械自锁式电子手柄的方案。前者存在的问题是霍尔传感器探头与永磁圆柱体之间的距离控制可能会达不到设计的预期，从而失去获得档位信息的可能；后者存在的问题是自动控制时，手柄的位置与实际的档位不一致，直观性不够，作业人员手动操作时适应性比较差。专利“工程机械驾驶操作电子手柄”专利号：CN200520027466提出了工程机械的电子调速手柄，当摇杆前后运动时，该方向上的电位器输出7档模拟信号，控制机械液压换挡机构动作，实现前进、后退、换挡功能。该方案只是由电子手柄代替了机械换挡，没有进一步考虑自动驾驶时需要的速度控制问题。

发明内容

为了克服现有农业机械HST无级变速的电动调速装置的缺陷，本发明提供了一种改进的电动调速装置。电动调速装置不仅可以接受指令来调速以满足无人驾驶系统速度控制的需求，而且保留了传统的机械手柄和机械调速方式，使操纵机器的人能快速地适应新装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用电动推杆内部采用丝杠、电机不通电时完全可靠的自锁的特点，以一支电动推杆代替与调速手柄焊接于一体的曲柄板与HST无级变速箱之间的连杆，该电动推杆的伸出杆的末端与曲柄板通过上球头铰铰接，该电动推杆的底座与HST无级变速箱的摇杆通过下球头铰铰接，在该电动推杆上并排一只直线位移传感器，该直线位移传感器的本体固定在电动推杆的壳体上，直线位移传感器的伸出杆的末端与电动推杆伸出杆的末端通过一个连接片固定。此外，一只接近开关在停车档位处。

在面板的短直角过渡槽的停车档位处，一只U型叉紧贴在面板上方，它的叉口与短直角过渡槽重叠，U型叉与一只电磁铁的推杆固定连接。在调速手柄的高出面板15mm的前侧面和后侧面处，垂直方向上各平行黏贴2片电阻应变片，命名为R1、R2、R3和R4，其中R1和R4在前侧面，R2和R3在后侧面。R1和R2串联组成一侧的桥臂，R3和R4串联组成另一侧的桥臂，最终构成一套电桥，用于感知调速手柄是否被向前推动或向后拉动。电桥由一片ECU板卡供电，电桥的差分信号输入到ECU板卡。